黃銅的耐腐蝕性,從黃銅的一般腐蝕特性和黃銅的應(yīng)力腐蝕等進(jìn)行講解
發(fā)布時(shí)間:2021-08-19點(diǎn)擊:5022
1.黃銅的一般腐蝕特性
黃銅是以Zn為主要合金元素的Cu-Zn合金,因其呈黃色而稱為黃銅。依據(jù)所加合金元素的種類和含量的不同,黃銅可分為單相黃銅、復(fù)相黃銅及特殊黃銅三大類。當(dāng)鋅含量小于36%時(shí),構(gòu)成單相的α固溶體,因此單相黃銅又稱α黃銅。當(dāng)鋅含量為36%-45%時(shí),成為α+β復(fù)相黃銅。當(dāng)鋅含量大于45%時(shí),因β相太多,脆性大,無(wú)實(shí)用價(jià)值。特殊黃銅是在Cu-Zn的基礎(chǔ)上,又加入了Sn,Mn,Al,F(xiàn)e、Ni,Si,Pb等元素。
黃銅在大氣中腐蝕很慢,在純凈的淡水中腐蝕速率也不大(0.0025-0.025mm/年),在海水中腐蝕稍快(0.0075-0.1mm/年)。水中的氟化物對(duì)黃銅的腐蝕影響很小,氯化物影響較大,而碘化物則有嚴(yán)重影響。在含有O2,CO2,H2S,SO2,NH3等氣體的水中,黃銅的腐蝕速率劇增。在礦水尤其是含Fe2(SO4)3的水中極易腐蝕。在硝酸和鹽酸中產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕,在硫酸中腐蝕較慢,而在NaOH溶液中則耐蝕。黃銅耐沖擊腐蝕性能比純銅好。
特殊黃銅的耐蝕性比普通黃銅好。在黃銅中加人約1%的Sn,可顯著降低黃銅的脫鋅腐蝕及提高在海水中的耐蝕性;在黃銅中加入約2%Pb,可以增加耐磨性能,因而大大降低了它在流動(dòng)海水中的腐蝕速率。為了防止脫鋅腐蝕,還可加入少量的As,Sb、P(0.02%~0.05%);在海軍黃銅中含有0.5%~1.0%Mn,可提高強(qiáng)度,并兼有很好的耐蝕性。在含65%Cu及55%Cu的黃銅中用12%-18%Ni代替部分Zn,由于色澤呈銀白,故稱為鎳銀或德國(guó)銀。這種合金在鹽、堿及非氧化性酸中具有很優(yōu)良的耐蝕性能。同時(shí)由于大量的Ni代替了2n,故沒(méi)有脫鋅現(xiàn)象。黃銅除了上述腐蝕特性外,還有兩種重要的腐蝕形式,即脫鋅腐蝕和應(yīng)力腐蝕。
2、黃銅的應(yīng)力腐蝕破裂
影響黃銅應(yīng)力腐蝕破裂的因素有腐蝕介質(zhì)、應(yīng)力、合金成分與組織結(jié)構(gòu)。某種合金只有在一定介質(zhì)及特定應(yīng)力條件下,才會(huì)發(fā)生腐蝕破裂。
(1)腐蝕介質(zhì)
受拉應(yīng)力的黃銅在一切含氨(或NH4+)介質(zhì)及大氣、海水、淡水、高溫高壓水、水蒸氣中都可產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。例如,黃銅子彈殼在夏季的雨季中出現(xiàn)的開(kāi)裂(也稱為季裂)就是典型的黃銅應(yīng)力腐蝕破裂例子。此外,黃銅的應(yīng)力腐蝕破裂形態(tài)分為沿晶型和穿晶型,在成膜溶液中主要產(chǎn)生沿晶型斷裂,在不成膜溶液中主要產(chǎn)生穿晶型斷裂。黃銅的應(yīng)力腐蝕破裂機(jī)制通常認(rèn)為,在成膜溶液中,黃銅表面形成一層韌性較差的氧化亞銅膜,在應(yīng)力應(yīng)變作用下氧化亞銅膜發(fā)生脆性破裂,進(jìn)而在晶界處成膜,這層膜脆裂后使裂紋擴(kuò)展到基體金屬并因滑移而中止,使裂紋尖端暴露在腐蝕溶液中,隨后又產(chǎn)生晶間滲透、成膜、脆裂、裂紋擴(kuò)展,此過(guò)程反復(fù)進(jìn)行,***終形成階梯狀間斷性斷口。在不成膜溶液中,應(yīng)力使黃銅表面的露頭位錯(cuò)優(yōu)先溶解,導(dǎo)致裂紋沿位錯(cuò)密度***高的途徑擴(kuò)展并引起斷裂。在鋅含量較低的黃銅中,位錯(cuò)主要是胞狀形態(tài),晶界是***大位錯(cuò)密度區(qū),故產(chǎn)生沿晶型斷裂。在鋅含量較高的黃銅中,位錯(cuò)主要是平面狀形態(tài),堆垛層錯(cuò)是***大位錯(cuò)密度區(qū),故產(chǎn)生穿晶型斷裂。此外,由于鋅原子在應(yīng)力作用下在位錯(cuò)處偏聚,增加位錯(cuò)處的活性,因此裂紋擴(kuò)展速率將隨著鋅含量的增加而增加。
實(shí)驗(yàn)研究表明,大氣中,工業(yè)大氣***容易引起黃銅的應(yīng)力腐蝕破裂,且斷裂壽命***短;鄉(xiāng)村大氣次之;海洋大氣的影響***小。大氣環(huán)境中的這種不同影響,是大氣中SO2含量的差異造成的(工業(yè)大氣中含SO2***多,鄉(xiāng)村大氣中含SO2較少,海洋大氣中幾乎不含SO2)。
總之,引起黃銅應(yīng)力腐蝕破裂的物質(zhì)主要是氨和能派生氨的物質(zhì),或硫化物。其中氨的作用是公認(rèn)的,而硫化物的作用還不清楚。此外,蒸氣、氧、SO2、CO2、CN-對(duì)應(yīng)力腐蝕具有加速作用。
(2)應(yīng)力
拉應(yīng)力是黃銅發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂的必要條件。拉應(yīng)力越大,應(yīng)力腐蝕破裂
敏感性越高。用低溫回火的方法消除殘余張應(yīng)力,可使黃銅免受應(yīng)力腐蝕破裂。
(3)合金成分與組織結(jié)構(gòu)
黃銅中鋅含量越高,其應(yīng)力腐蝕破裂敏感性越大。至于鋅含量低到多少就不發(fā)生應(yīng)力腐蝕,這與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。例如,含鋅量低于20%的黃銅,在自然環(huán)境中一般不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕,而在氨水中低鋅黃銅也產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂。
其他合金元素對(duì)應(yīng)力腐蝕的影響,Si可有效地防止α黃銅的應(yīng)力腐蝕破裂。Si、Mn能改善α+β和β黃銅的耐應(yīng)力腐蝕的性能。在氨氣氛條件下,Si,As,Ce,Mg等元素改善α黃銅的抗應(yīng)力腐蝕性能。在大氣條件下,Si,Ce、Mg等元素改善應(yīng)力腐蝕性能。在工業(yè)大氣暴露試驗(yàn)的結(jié)果表明,Cu-Zn合金中加入Ai.Ni、Sn可減輕應(yīng)力腐蝕傾向。
來(lái)源:機(jī)械小眾